Optimierung beim Betrieb von Reinraumanlagen durch Nutzung von Normen und Richtlinien

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1 Optimierung beim Betrieb von Reinraumanlagen durch Nutzung von Normen und Richtlinien Dipl. Ing. Arnold Brunner Hauptamtlicher Dozent / Consultant M arnold.brunner@hslu.ch Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 1

2 Zum Inhalt Normative Hilfestellungen Planungsablauf, Projektmanagement Projektpflichtenheft, URS User Requirement Specification Praxisbeispiele Zusammenfassung was nehmen wir mit Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 2

3 Start eines RR-Projektes = Start der Optimierung Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 3

4 Start eines Reinraumprojektes Reinraum-Expertentage Effizienz & Optimierung bei Planung und Betrieb von Reinräumen Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 4

5 Planungsschritte nach VDI 2083 Blatt Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 5

6 Planungsschritte nach SIA LHO 102 / Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 6

7 URS User Requirement Specification Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 7

8 Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 8

9 Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 9

10 Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 10

11 URS User Requirement Specification Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 11

12 Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 12

13 Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 13

14 Optimierungspotenzial bei der Planung Luftwechsel minimieren Aussenluftanteil minimieren Raumklimabedingungen - Temperatur (prozessbedingt / Behaglichkeit) - Feuchte (prozessbedingt / Behaglichkeit) - Schallpegel (gesetzlicher Arbeitsschutz) Chemikalienbelastung / Mitarbeiterschutz Konzeptwahl (Clean-Konzept, Fabrikplanung, Layout, Raumlufttechnik, Produktionstechnik, ) Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 14

15 Checklisten nutzen VDI 2083 Blatt 4.1 Anhänge H.1 Prüfung derjenigen Prozessanforderungen, die Einfluss auf die Anlagen haben. H.2 Prüfung auf Verunreinigungen, die den Prozess nachteilig beeinflussen. H.3 Prüfung aller Ausrüstungsteile, die im Zusammenhang mit dem Prozess verwendet werden. H.4 Prüfung aller äußeren Faktoren, die den Prozess beeinflussen. H.5 Prüfung aller Umgebungsanforderungen, die den Prozess beeinflussen. H.6 Prüfung von Anforderungen für sicheren Betrieb. H.7 Prüfung, die dazu dient, die erforderliche Redundanz des Systems abzuschätzen. H.8 Prüfung des erforderlichen Wartungsaufwandes. H.9 diverser, bisher nicht angesprochener Anforderungen, die Einfluss auf die Auslegung, den Bau, den Betrieb und die Wartung des Systems haben. H.10, H.11 und H.12 Abschätzung von Faktoren im Zusammenhang mit künftigen Entwicklungen, Kosten bzw. Terminplanung Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 15

16 Reinraum Raumfahrt nach ESA Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 16

17 Reinraum Raumfahrt nach ESA Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 17

18 8 000 m3/h LW 10-fach Filter H Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 18

19 Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 19

20 ESA-Standards Reinraumklasse as built = at rest US FS 209E RR-Kl in operation (3 Pers.) US FS 209E RR-Kl in operation (6 Pers.) US FS 209E RR-Kl as built = at rest ISO RR-Kl. 6 in operation (3 Pers.) ISO RR-Kl. 7 in operation (6 Pers.) ISO RR-Kl. 8 Raumluft 22 C +/-2K 55 %r.f +/-15% Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 20

21 Partikelkonzentration pro cfu Reinraum-Expertentage Effizienz & Optimierung bei Planung und Betrieb von Reinräumen Reinraum-Qualifizierung RR-Klassen nach US Fed.-Std. 209E 100'000 10'000 1' > 0.5 Partikelgrösse > '000 10' '000 at rest 3 Pers. 6 Pers Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 21

22 Turbulente Mischlüftung (Reinräume ISO 8 + ISO 7) Luftreinigungseffekt durch Verdünnung mit sauberer Zuluft Verdünnungseffekt bedingt ideale Durchmischung der Raumluft mit Zuluft Reinigungsleistung = Menge der Zuluft und Reinheit der Zuluft Es ist energetisch sehr interessant, weniger dafür reinere Zuluft zu fahren Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 22

23 aus VDI 3803 Blatt 4 Luftfilter Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 23

24 Durchlassgrad bei variierender Luftgeschwindigkeit Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 24

25 Praxisbeispiel Reinraum «simple» Reinraum-Expertentage Effizienz & Optimierung bei Planung und Betrieb von Reinräumen Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 25

26 Praxisbeispiel Luftaufbereitung «vulgaire» Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 26

27 Praxisbeispiel Reinraum «simple» ou «vulgaire» Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 27

28 Praxisbeispiel Luftaufbereitung «vulgaire» Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 28

29 Praxisbeispiel Luftaufbereitung «vulgaire» Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 29

30 Praxisbeispiel Luftaufbereitung «vulgaire» Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 30

31 Praxisbeispiel «Energievernichtungsmaschine» Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 31

32 Praxisbeispiel «Energievernichtungsmaschine» Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 32

33 Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 33

34 Thermische Behaglichkeit Reinraum-Expertentage Effizienz & Optimierung bei Planung und Betrieb von Reinräumen nach VDI Raumtemperatur: 18 bis 27 C Raumluftfeuchte: min. 25% max. 65% oder max. 11,5 g/kg Geräusche: max 60 db(a), Lüftung min. 6 db(a) unter Maschienengeräuschpegel Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 34

35 Thermische Behaglichkeit Reinraum-Expertentage Effizienz & Optimierung bei Planung und Betrieb von Reinräumen oder nach URS Raumtemperatur: 18 bis 24 C Raumluftfeuchte: max. 65% und 11,5 g/kg min. 30% Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 35

36 Raumlufttechnik Alternative Entfeuchtung Aussenluft-Aufbereitung mit DCS-Technik Funktionsbeschreibung der DCS-Technik Wirtschaftlichkeit Betriebskosten Investitionskosten Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 36

37 Aussenluft-Aufbereitung DCS-Technik DES-A LER WRG-A ADA Fortluft Abluft Aussenluft Zuluft DES-Z DES-Z WRG-Z WRG-Z ADZ ADZ Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 37

38 Funktionsbeschreibung DCS-Technik Aussenluft nach Adsorption nach Wärmerückgewinnung Zuluft (nach Befeuchtung) Raum-Abluft nach ABL-Befeuchtung nach Wärmerückgewinnung nach Austreiber-Lufterhitzer Fortluft Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 38

39 Aussenluft-Aufbereitung DCS-Technik DES-A LER WRG-A ADA Fortluft Abluft Aussenluft Zuluft DES-Z WRG-Z ADZ Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 39

40 Wirtschaftlichkeit (Kältemaschine Direktverdampfung) Entfeuchten konventionell mit Kältemaschine m 3 /h, 18 C / 40%r.F. Betriebskosten pro Stunde Elektro Heizung 3.54 Rückkühlung 1.65 Befeuchtung Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 40

41 Wirtschaftlichkeit (DCS-Technik) Entfeuchten durch Adsorption (DCS-Technik) m 3 /h, 18 C / 40%r.F. Betriebskosten 7.86 pro Stunde Elektro 0.00 Heizung 6.96 Rückkühlung 0.00 Befeuchtung Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 41

42 Zum Schluss Flexibilität und optimaler Betrieb müssen auf der Basis des seriös erarbeiteten Pflichtenhefts (URS) konzeptionell geplant werden. Die Planung wie auch die Realisierung sind mit einem Qualitätsmanagement zu begleiten bzw. zu überprüfen. QMP (VMP) und URS sind das Fundament jedes professionellen Projektmanagements Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 42

43 Bibliographie Reinraum-Expertentage Effizienz & Optimierung bei Planung und Betrieb von Reinräumen Schweizerischer Ingenieur- und Architekten-Verein SIA SIA 102 Ordnung für Leistungen und Honorare der Architektinnen und Architekten; SIA 108 Ordnung für Leistungen und Honorare der Ingenieurinnen und Ingenieure der Bereiche Gebäudetechnik, Maschinenbau- und Elektrotechnik und Verständigungsnorm SIA 112 Modell Bauplanung Verein Deutscher Ingenieure VDI (Richtlinienbezug Richtlinienfamilie VDI 2083 Reinraumtechnik International Organization for Standardization ISO Normenfamilie ISO Reinräume und zugehörige Reinraumbereiche ISO 13485:2003 (Medical Device Regulations) Zertifizierung der Qualitätsmanagementsysteme von Medizinprodukteherstellern GMP 2004/94 EG + Anhänge 11 u. 15: Allgemeine Anforderungen der GMP Humanarzneimittel und Tierarzneimittel c GMP 21 CFR 11: elektronische Dokumente; elektronische Unterschrift c GMP 21 CFR 210: Herstellung, Weiterverarbeitung, Verpackung oder Lagerung von Arzneimitteln c GMP 21 CFR 211: Fertigarzneimittel PIC/S PI 006-1: Empfehlungen zum Validierungsmasterplan, Installations- und Funktionsqualifizierung, Validierung nicht steriler Prozesse sowie Reinigungsvalidierung PIC/S PI 011: Gute Praxis für Computergestützte Systeme ICH Q7A: Gute Herstellungspraxis für Wirkstoffe Medical Devices Directive 93/42/EWG ( ) Klasse I, IIa, IIb und III Medical Devices Directive 90/985/EWG (1990) für aktive implantierbare Produkte Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 43

44 Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 44

45 Diskussionsbeitrag Quelle: MBA, Dipl.-Ing. Florian Dittel DITTEL Engineering, Effizienzsteigerung und Optimierung der Kosten, CED Leipzig, Arnold Brunner, Dozent Hochschule Luzern, Consultant Brunner Haustechnik AG, Wallisellen-Zürich Folie 45

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47 Ende